一种应用于卫星导航定位系统的SLR系统架构与实现

卫星激光测距(SLR)是一种高精度测量观测点与卫星之间距离的重要方法,它可以为卫星精密定轨和星地时间同步提供高精度观测数据。本文首先介绍了卫星激光测距基本原理,然后从系统架构角度深入分析了用于卫星导航定位系统的激光测距系统的组成和功能,详细阐述了激光测距中光学系统、控制系统等子系统原理及工作过程。最后,按照本文架构实现的激光测距系统给出了实际的测试结果和精度。实验表明,本文提出的激光测距系统具有较高的测量精度,能够满足我国导航定位系统的测距需求。     

哥达德激光人卫测距系统及精度

哥达德(Goddard)宇宙飞行中心从1961/62年开始研究用脉冲测距激光器跟踪人造卫星。1964年发射了第一个装有激光角反射器的人造卫星信标探险者-B,并用该激光测距系统跟踪,跟踪误差为几米。今天己有10个带激光角反射器的卫星在轨道上运行,并用高精度激光测距系统进行日常跟踪,激光测距误差在1971年为50～70厘米,1974年为10～30厘米,目前为5～8厘米。现正在用这些激光系统进行地球引力场、地极移动和地球自转变化的研究。本文讨论最新的激光系统,它目前正用于地球动力学研究计划,并根据现场实际数据对精度怍进一步讨论。     

用激光测量地球的运动

英国使用激光测距精确测量地壳的运动，这种装置也可以用来探测地球引力场的波动。这台激光测距装置是由英国赫尔大学和皇家格林威治天文台建造的，它已为英国地球物理学家得到了丰富的资料，并且作为国际激光测距网的集结点，它已用来研究地幔上大陆板块漂移和地球在地轴上的无定摆动。     

利用激光测距卫星实现对测控设备的精度鉴定

测控设备的精度具有重要意义，利用激光测距卫星进行测控设备精度鉴定具有可行性和很大的优越性。首先选择待鉴定的目标，并进行标校；然后选定合适的精确定轨卫星；在轨道预报的基础上，使光学、遥测、雷达等测控设备同时跟踪指定卫星，获得测量数据；通过对卫星精确定轨的模型的应用，获取精确数据；两者对比就可以对测控设备的精度进行准确地鉴定。该方法操作简便，精度高，有着广泛的推广应用前景。     

一厘米分辨率的激光测距系统

前言自从第一颗人造地球卫星发射以来,人们从这些卫星轨道及其摄动的精确测量中,获得了关于地球、地球重力场以及地球大气的大量有价值的资料。随着激光测距的最近发展,大大提高了对于地球-卫星之间的距离的测量精度,从而相应地提高了确定地球     

线阵红外地球敏感器算法设计

在对卫星或飞行器进行姿态控制时,需用敏感器进行姿态测量。红外地球敏感器通过测量局地垂线获得姿态信息。根据线阵红外地球敏感器产品的特点进行算法设计,通过像元细分的方式提高测量精度,通过多工作模式选择的方式拓展应用环境。在产品上落实软件设计和实现,并进行测试。测试结果表明,该算法具有提高测量精度和增加使用环境可适应性等特点,对于地球敏感器适应微小卫星发展、提供高精度姿态以及实现天文导航等具有重要的推进作用。     

激光精确定时

激光同步轨道实验的最终目的是使各大洲的原子钟同步到毫微秒量级的精度。最初，地面激光测距站发送由主时基钟发出的信号，然后对这些信号进行探测编码，再由安装在Sirio II号地球卫星一侧的反射器组件反射。把测距站位置、卫星位置以及地球转动考虑在内，就能推断出测距站与卫星之间的时差，从而确定各测距站之间的时差。     

戈达德激光测距系统和它们的精度

有关用于卫星跟踪的脉冲式测距激光器的工作是年2月在戈达德开始的。它的主要目的是为“将来”的需要发展一台高精度的跟踪系统。早在1964年，第一台激光角立方体装备的宇宙飞船，信标探险者-Β被射入轨道并用我们的激光测距系统跟踪。这时获得了几米的跟踪误差。今天，十艘装有激光角立方体的宇宙飞船在轨道上运行，并被其测距噪声和精度在十分之一米和不到十分之一米范围内的超精确激光测距系统跟踪。激光测距误差（偏压和噪声）1971年约50~70厘米，1973年约10~30厘米，现在约为5~8厘米。对地球重力场、地极移动和地球旋转变化的新的研究正在采用这些激光系统。本文叙述了最新的戈达德系统、它们用于我们的地球动力学计划，并进一步讨论用实际的现场数据获得的精确度。     

激光测距技术给日本提供地震预警

1995年1月日本神户发生了70多年以来最严重的地震，5500人丧生，35000人受伤，毁坏了14个县的200000座建筑。由于这类惨剧的发生，地震学家们正致力于探索出一种用于预报这种地球上最致命自然灾害的方法。在卫星激光测距中应用先进的光子技术测量空间目标与地球重心之间距离的精度达到1mm。科学家相信可能在某一天识别出那些预示着地震的微弱的早期警告信号，以给人们时间做出预防的准备。日本KeyStone计划将证明这项先进的光子技术如何使这种自然灾害的影响减少到最小。卫星激光测距是一项被检验过的大地测量技术，它可以用于对构造板块的…     

光行差对高轨卫星激光测距的影响分析

随着卫星激光测距技术的发展,高轨卫星激光测距的数据量明显提高。由于高轨卫星距离远回波弱,这就要求望远镜系统能精确地对准卫星目标才能接收到有效回波。首先分析了影响望远镜对准的光行差因素,即卫星运行的速度光行差和发射激光运行引入的光行差。文中以Glonass系列高轨卫星为例,重点研究了发射激光束运行引入的光行差偏移量,并且计算出测站测量Glonass系列卫星的光行差角偏移量为26rad。在实际高轨卫星激光测距中对Glonass系列卫星进行了数十次的测距实验验证,证明了文中对光行差影响的分析是正确的。通过文中的研究可以提高高轨卫星激光测距的捕获机率,大大提高高轨卫星观测效率。     

一种提高红外地平仪确定卫星姿态精度的方法

红外地平仪提供了卫星星体相对于地球的姿态测量信息.受它在星体上安装精度限制、测量系统噪声和在轨期间星体质量分布变化的影响,直接使用红外测量值进行姿态计算会引入上述误差.如果只采用红外测量的差分值进行姿态计算,再通过滤波,就可以消除上述误差后得到高精度卫星姿态,这种方法充分利用了地球同步在轨卫星位置定点和姿态指向特性,对在轨运行卫星进行长时间姿态确定和实际控制结果表明该方法得到的姿态精度高于0.01°,显著提高了红外定姿精度.     

激光地球动力学卫星(LAGEOS)的发射前试验

前言激光地球动力学卫星(以下简写为LA-GEOS),于1976年5月3日,自威士顿试验靶场发射并到达预定轨道。虽然另外一些卫星也被用作地面激光测距系统的目标,但这是第一颗专用于激光测距的卫星。为此,在国家宇航局(NASA)的地球和海洋动力学应用计划(EODAP)中,以及在加强地球物理研究激光测量系统的国际性努力中,LAGEOS起着关键性作用。它的寿命预期可达几十年,并可提供现有几种激光测量系统以及下一代系统进行跟踪。为使现有系     

北斗卫星全球激光测距观测及数据应用

卫星轨道精确测定是卫星导航系统提供导航服务的基础。北斗卫星导航系统是我国自主研发的新一代卫星导航系统,卫星上均装载了激光反射器,以厘米或毫米级精度卫星激光测距作为北斗卫星精密测轨与微波测量系统的独立外部标校手段。为增强北斗卫星的激光观测能力,上海激光测距站在白天光束监视、望远镜精跟踪、噪声滤波等方面进行了性能改进,在国际激光联测台站中首先实现同步轨道卫星白天激光观测;基于国际激光联测机制,组织国际激光测距站开展北斗卫星全球激光观测实验,获取了28个台站对北斗卫星的激光观测数据,弥补了国内台站地域局限性,为国内卫星获取国外台站观测数据提供了途径。利用全球台站激光观测数据开展了北斗卫星激光独立定轨、广播星历精度检核等研究,并将结果应用于北斗卫星导航系统性能评估。     

激光对人造卫星的测距

一前言人造卫星围绕地球运转,由于地球是一个扁球体,并且还受到大气阻力等因素的影响,它的轨道时刻都住变化着。精确地测量卫星的轨道和轨道的变化就是一个很重要的课题。采用激光对卫星进行测距,其特点是能大大提高测量精度,一般情况下,对于一千公里的距离取得几米或者一米的精度是不困难的。如果对影响测距精度的因素(如:光在空气中的传播速度、光的绝对速度、大气折射、地球曲率以及当地的气候条件等)进行修正,则可     

测定月球距离的第二代光雷达系统

设计了测定选定目标距离的测距系统。在月球的激光测距(光雷达)中采用的合作目标是月球上的角后向反射器。用于测量月球和地球卫星距离的光雷达系统采用了以下类别:第一代的测量精度在几米(～10~(-8)sec)之内;第二代测量精度在分米数量级(～10~(-9)sec);第三代精度为厘米级(～10~(-10)sec)。第二代光雷达系统比第一代更复杂,仅在激光器、光电探测器和电子技术等方面得到改进。二代系统的研制是从1974年开始。结构有所变化,在激光发射机和在望远镜上装配方     

澳大利亚与美国国家航空和航天局合作建造激光测距系统

澳大利亚奥罗拉尔正在建造的激光测距系统,可测量地球和月球间的距离，精度为5厘米；也可跟踪人造卫星，精度为12厘米。国家开发和能源部的国家测绘局将使用这种新系统(称为NLRS,即国家测绘局激光测距系统)来测量大陆漂移、监视地球自转速率的变化和作其他大地测量研究。这一装置建 成后将取代在奥罗拉尔1978年以来一直使用的早期月球激光测距装置。     

高重复率卫星激光测距的关键技术及其进展

高重复率卫星激光测距技术通过采用千赫兹的发射频率获得更多的观测数据来提高测距精度,是未来卫星激光测距的发展方向.综述了国内外高重复率卫星激光测距系统采用的关键器件及技术的研究现状,并展望了系统未来的发展趋势.     

基于高重频卫星激光测距测算AJISAI卫星自转速率

随着千赫兹(k Hz)卫星激光测距技术的发展,高精度、高重频的卫星测距数据为卫星自转速率的研究奠定了基础。基于中国科学院云南天文台k Hz卫星激光测距系统的卫星实测数据,分析了AJISAI卫星的自转情况。利用正交最小二乘法对原始观测数据进行了预处理,然后利用频谱分析的方法获得了AJISAI卫星实测数据的频谱图,结合AJISAI卫星角反射器面板的排列规律,分析得出2014年4月AJISAI卫星自转的速率约为0.4382 Hz,利用国内的测距数据得到了地球动力学卫星的自转速率。该方法可以推广到对其他类似激光卫星自转速率进行测定,同时为高精度卫星自转模型的建立提供了基础条件。     

用改进型SBG卫星跟踪望远镜测距兼测向

本文介绍东德波茨坦的SBG型卫星跟踪望远镜。此设备装有一台红宝石激光器和光电接收机,它可对测地卫星作激光测距,同时还可进行照相测向。试验结果达到预期效果。特别是依次确定了若干测地卫星的方向和距离。测距精度达1～2米。     

相位激光测距中相位测量与误差分析

激光方向性强,单色、相干性好,这些特点使得激光测距可以应用在多个领域。由于相位法测距可以达到较高的精度,因此相位法测距成为激光测距的首选。文中根据激光测距的特点,从几方面对相位法测距进行了改进和优化。在保证精度的前提下,减少了对单片资源的消耗,使激光测距系统有更快的响应速度和更多的资源进行功能扩展。通过仿真验证,文中所提方法达到了预期效果,并可根据不同精度需求,灵活地设计程序。